Penggunaan greenhouse dalam budidaya tanaman

merupakan salah satu cara untuk memberikan lingkungan yang

lebih mendekati kondisi optimum bagi pertumbuhan tanaman.

Greenhouse dikembangkan pertama kali dan umum digunakan di

kawasan yang beriklim subtropika. Penggunaan greenhouse

terutama ditujukan untuk melindungi tanaman dari suhu udara

yang terlalu rendah pada musim dingin. Nelson (1978)

mendefinisikan greenhouse sebagai suatu bangunan untuk

budidaya tanaman, yang memiliki struktur atap dan dinding yang

bersifat tembus cahaya.

Cahaya yang dibutuhkan oleh tanaman dapat masuk ke

dalam greenhouse sedangkan tanaman terhindar dari kondisi

lingkungan yang tidak menguntungkan, yaitu suhu udara yang

terlalu rendah, curah hujan yang terlalu tinggi, dan tiupan angin

yang terlalu kencang. Di dalam greenhouse, parameter

lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman,

yaitu cahaya matahari, suhu udara, kelembaban udara, pasokan

nutrisi, kecepatan angin, dan konsentrasi karbondioksida dapat

dikendalikan dengan lebih mudah. Penggunaan greenhouse

memunglunkan dilakukannya modifikasi lingkungan yang tidak

sesuai bagi pertumbuhan tanaman menjadi lebih mendekati

kondisi optimum bagi perturnbuhan tanaman.

Struktur greenhouse berinteraksi dengan parameter iklim di

sekitar greenhouse dan menciptakan iMim mikro di dalamnya yang

Pendahuluan

berbeda dengan parameter iklim di sekitar greenhouse. Hal ini

disebut sebagai peristiwa greenhouse effect atau efek rurnah kaca.

Menurut Bot (1983), greenhouse egect disebabkan oleh dua hal,

yaitu

1. Pergerakan udara di dalam greenhouse yang relatif sangat

sedikit atau cenderung stagnan. Karena struktur greenhouse

yang tertutup dan laju pertukaran udara di dalam greenhouse

dengan lingkungan luar yang sangat kecil. Hal ini

menyebabkan suhu udara di dalam greenhouse cenderung

lebih tinggi daripada di luar.

2. Radiasi matahari gelombang pendek yang masuk ke dalarn

greenhouse melalui atap diubah menjadi radiasi gelombang

panjang. Radiasi gelombang panjang ini tidak dapat keluar dari

greenhouse dan terperangkap di dalamnya. Hal ini

menimbulkan greenhouse effect yang menyebabkan

meningkatnya suhu udara di dalamgreenhouse (Gambar 1.1).

\ 1 ; /

'<

pendek \,Edak dapal mpnembus

Suhu udara na~k ,"A 1,

11, +- s . , ! : Energl &,("rang R~'Bdlas1 gelombang 1

L--

- Gambar 1.1. Greenhouse Effect.

Pendahuluan

Radiasi gelombang pendek yang masuk ke dalam

greenhouse diubah menjadi gelombang panjang karena melewati

bahan penutup, yaitu atap dan dinding serta dipantulkan oleh lantai

maupun bagian konstruksi greenhouse. Radiasi gelombang

panjang yang terperangkap di dalam greenhouse menyebabkan

naiknya suhu udara di dalam greenhouse. Untuk mengatasi

masalah tersebut, perlu diperhatikan bentuk greenhouse maupun

sirkulasi udara di dalamnya (Boutet dan Terry, 1987).

Pada mulanya, greenhouse di kawasan yang beriklim

subtropika banyak dibangun dengan menggunakan kaca sebagai

atap dan dinding. Hal ini terutama jika greenhouse tersebut

dibangun untuk fasilitas produksi tanaman sepanjang tahun. Kaca

merupakan bahan utama dalam pembuatan greenhouse.

Begitu juga yang terjadi di Indonesia, greenhouse pada

umumnya dibangun menggunakan kaca sebagai atap dan dinding.

Itulah sebabnya greenhouse kemudian identik dengan glasshouse

dan diterjemahkan sebagai rumah kaca. Namun dalam

perkembangannya, penggunaan kaca sebagai bahan penutup

greenhouse sudah jauh tertinggal dibandingkan dengan

penggunaan plastik. Sehingga, istilah rumah kaca sebagai

te rjemahan dari greenhouse sudah kurang tepat lagi. Agar lebih

mencerminkan fungsi greenhouse sebagai bangunan perlindungan

tanaman maka penulis memperkenalkan istilah "rumah tanaman"

sebagai terjemahan dari greenhouse.

Pendahuluan

1.1. Tipe Rumah Tanaman Pada awalnya, rumah tanaman dlkembangkan di kawasan

yang beriklim subtropika sehingga tipe rumah tanarnan di berbagai

negara cenderung mengikuti bentuk-bentuk yang umum

digunakan di kawasan yang beriklim subtropika. Seharusnya

pemilihan bentuk atap rumah tanaman didasarkan pada tujuan dan

lokasi rumah tanaman tersebut didirikan.

Jumlah radiasi matahari yang ditransmisikan akan mencapai

tingkat maksimum ketika sudut datangnya tegak lurus terhadap

bidang atap rumah tanaman. Dengan demikian, jika tujuan

perancangan adalah memaksimumkan masuknya radiasi matahari

ke dalam rumah tanaman maka dipilihlah atap yang berbentuk

lengkung (arch roofl. Pada atap lengkung, radiasi matahari yang

ditransmisikan ke dalam rumah tanaman selalu mencapai tingkat

maksimum sepanjang hari (Walls, 1993). Gambar 1.2.

memperlihatkan bentuk-bentuk penampang melintang rumah

tanaman di kawasan yang beriklim subtropika.

Konstruksi rumah tanaman dengan penampang melintang

bentuk flat (Gambar 1.2.a) dan shed (Gambar 1.2.b) merupakan

bentuk sangat sederhana. Flat greenhouse banyak digunakan

untuk persemaian. Shedgreenhouse yang merniliki atap miring ada

yang bersandar pada dinding bangunan lain (base wall) dan ada

juga yang tidak. Shed greenhouse yang bersandar pada bangunan

lain disebut juga dengan lean-to greenhouse. Jika shed greenhouse

dibangun lebih dari satu bentang atau multispan maka disebut

dengan sawtooth greenhouse karena bentuk atapnya mirip dengan

gigi gergaji.

Pendahuluan

a. Flat b. ShedlLean to c. Uneven span

0 rn d. Even spanlstandard peaWGable e. Venlo house

0 f. Mansard c3 g. Arch

0 h. Quonset/tunnel

Cl i. Cold frame

Gambar 1.2. Bentuk penampang melintang rumah tanaman di kawasan yang beriklim subtropika.

Pendahuluan

Uneven span greenhouse (Gambar 1.2.c) dikembangkan dari

shed greenhouse agar lebih efektif dalam ha1 transmisivitas radiasi

matahari. Uneven span greenhouse memillki kemiringan atap (roof

pitch) yang berbeda pada tiap sisinya. Salah satu bidang atap

dirancang dengan kemiringan tertentu agar radiasi matahari dapat

masuk secara maksimurn. Uneven span greenhouse ada yang

bersandar pada dinding bangunan lain, ada juga yang tidak.

Bentuk rumah tanaman yang juga banyak digunakan adalah

even span greenhouse atau standardpeak atau disebut juga gable.

Atap rumah tanaman ini dari depan terlihat berbentuk segitiga

sama sisi (Gambar 1.2.d). Dinding rumah tanaman tipe ini tegak

sedangkan atapnya miring. Rurnah tanaman tipe ini banyak

dimodifikasi dan digunakan pada skala komersial, diantaranya

menjadi bentuk venlo house (Gambar 1.2.e). Venlo house

digunakan di Eropa dengan tiga atau empat atap gable dalam satu

bentang. Karena venlo house seringkali mempunyai bentang yang

sangat lebar maka pada beberapa posisi, konstruksi atap didukung

dengan tiang.

Bentuk rumah tanaman yang lain adalah mansard. Rumah

tanaman tipe ini juga dirancang untuk memaksimumkan radiasi

matahari yang ditransmisikan ke dalam rumah tanarnan (Gambar

1.24. Penampang melintang bentuk atap rumah tanaman ini

menyerupai kurva lengkung yang terdiri dari beberapa segrnen

garis lurus. Hal ini ditujukan agar arah radiasi matahari langsung

mengenai permuk'aan atap mendekati normal pada setiap s a t .

Dengan demikian, hanya sedikit radiasi matahari langsung yang

dipantulkan oleh atap rumah tanaman. Di kawasan yang beriklim

Pendahuluan

subtropika, ha1 ini sangat diperlukan pada musim dingin tetapi

menimbulkan masalah pada musim panas. Pada musim panas,

radiasi matahari yang ditransmisikan atap akan mencapai

maksimum sehingga tanaman memerlukan shading. Suhu udara

dalam rumah tanaman menjadi tingg. Rumah tanaman tipe ini

jarang digunakan secara komersial karena biaya pembangunannya

lebih mahal. Rumah tanaman tipe ini tidak sesuai untuk kawasan

yang beriklim tropika karena suhu udara di dalarn rumah tanarnan

tersebut cenderung terlalu tinggi.

Bentuk arch (Gambar 1 -2.g) dikembangkan bukan dengan

pertimbangan untuk memaksimumkan cahaya matahari yang

ditransmisikan, tetapi lebih merupakan pertimbangan biaya

(Tiwari dan Goyal, 1998). Biaya pembangunan rumah tanaman

dengan atap arch dapat ditekan menjadi 75% dibandingkan dengan

atap berbentuk peak. Selain itu, atap berbentuk lengkung (curved

ataupun arch) lebih mudah dalam pemasangan atap dari bahan

plastik film. Bentuk arch dimodifikasi menjadi quonset/tunnel

(Gambar 1.2.h) dan cold frame (Gambar 1.24 sesuai dengan

kebutuhan dan keadaan lokasi.

Menurut Tiwari dan Goyal (1998), berdasarkan biaya

konstruksi per meter persegi, rumah tanaman dapat dibedakan

kedalam tiga klasifikasi, yaitu biaya konstruksi rendah, sedang,

dan tinggi. Rumah tanaman dengan biaya konstruksi rendah

memiliki ciri antara lain strukturnya sederhana dengan konstruksi

bahan lokal yang tersedia di kawasan yang beriklim tersebut.

Bambu dan kayu adalah bahan yang banyak digunakan di

Indonesia untuk low cost greenhouse, karena harganya relatif

Pendahuluan

murah. Sebagai bahan penutup digunakan plastik film. Ventilasi

alamiah sebaiknya dimanfaatkan secara maksimum sehingga tidak

diperlukan peralatan khusus untuk mengendalikan kondisi

lingkungan dalam rumah tanaman.

Rumah tanaman dengan biaya konstruksi sedang biasanya

menggunakan besi sebagai rangkanya. Selain itu, digunakan

beberapa peralatan tertentu, seperti exhaust fan, evaporative pad,

dan instalasi pengkabutan. Peralatan tersebut dikendalikan secara

manual atau semi otomatik untuk menjaga kondisi lingkungan di

dalam rumah tanaman.

Rumah tanaman dengan biaya konstruksi tinggi biasanya

menggunakan bahan konstruksi kuat dan tahan lama. Rumah tanaman dengan konstruksi ini dilengkapi sistem kendali otomatik

menggunakan berbagai sensor dan dikendalikan oleh komputer.

1.2. Bahan Atap Rumab Tanaman

Tujuan penggunaan rumah tanaman adalah menciptakan

iklim rnikro yang kondusif untuk pertumbuhan tanaman ketika

kondisi iklim tidak kondusif. Atap rumah tanaman sangat

menentukan iklim mikro dalam rumah tanaman tersebut.

Pemilihan bahan atap hams mempertimbangkan karakteristik

fislk, tennal, optik, dan harga bahan tersebut.

Karakteristik termal atap rurnah tanaman terhadap radiasi

matahari meliputi transmissivity, absorptivity, dan reflectivity.

Dari segi optik, atap rumah tanaman perlu mempunyai

karakteristik dapat meneruskan sebanyak mungkm sinar tampak

yang diperlukan tanaman untuk fotosintesis. Berbagai jenis bahan

Pendahuluan

atap rumah tanaman masing-masing mempunyai karakteristik

tertentu, baik fisik maupun termal. Karakteristik fisik dan radiasi

termal (panjang gelombang >2800 nm) beberapa bahan atap rumah

tanaman disajikan dalam Tabel 1.1 dan 1.2.

Tabel 1.1. Karakteristik fisik beberapa bahan atap rumah tanaman (Takakura, 1989)

Keterangan: kurang, rn cukup, 0 baik, baik sekali

Kaca mempunyai kekuatan beragam, yaitu single strength

dan double strength. Karena sifatnya yang sangat tahan pecah,

jenis double strength sangat direkomendasikan untuk atap rumah

tanaman. Jenis kaca yang banyak dipakai adalah soda lime silica.

Spesifikasi yang dianjurkan adalah transparan,flat glossy suface,

Jirejinished, dan datar.

PE 0

0

0

•

Kaca •

0

•

0

0

•

Uraian PVC •

0

0

0

0

0

W

Karakteristik fisik

Transparansi

Kekuatan

Resistensi terhadap panas

Anti debu

Anti droplet

Toleransi terhadap cuaca

Kemudahan pemasangan

Biaya

Pendahuluan

Tabel 1.2. Karakteristik termal beberapa bahan atap rumah tanaman (Takakura, 1 989)

Kaca mempunyai daya tembus atau transmisivitas PAR yang

baik yaitu 71 - 92% dan umur pakai yang lama yaitu 25 tahun.

Tetapi, biaya konstruksi rumah tanaman dengan atap kaca

tergolong besar. Jika petani atau pengusaha ingin berinvestasi

untuk jangka waktu yang pendek, misalnya hanya beberapa tahun

saja maka bahan penutup dari plastik film dapat menjadi pilihan.

Ada beberapa plastik film yang dapat digunakan untuk bahan

penutup rumah tanaman, yaitu polyethylene (PE), atau polyvinyl

chloride (PVC).

PE pertama kali diproduksi di Inggris pada tahun 1938. PE memiliki sifat fisik yang fleksibel dan ringan sehingga sering

digunakan pada rumah tanaman dengan atap melengkung. PE

dapat mentransmisikan PAR 85 - 87%. Kelemahan PE adalah umur

pakainya yang hanya dua sampai empat tahun. PVC juga merupakan bahan atap yang fleksibel sehingga mudah dipasang.

PVC mempunyai transmisivitas PAR yang sama dengan kaca.

Jenis bahan ataP

Kaca

PE

PVC

Keteba'an (mm)

3.0

0.05 0.1

0.05 0.1

Absorptivitas

0.05 0.15

0.45 0.65

Transmisivitas

0.95

0.85 0.75

0.45 0.25

Rcflektivitas

0.05

0.1 0.1

0.1 0.1

Pendahuluan

PE lebih populer sebagai bahan penutup rumah tanaman

dibandingkan dengan PVC. PE dengan W stabilizer merupakan

bahan penutup yang paling banyak digunakan di Indonesia karena

harganya relatifmurah dan daya tahannya cukup baik.

Selain plastik yang fleksibel berupa film, terdapat juga

plastik yang kaku dan cukup baik sebagai bahan atap rumah

tanaman. Penggunaan plastik yang berupa film maupun plastik

yang kaku semakin luas. Hal ini antara lain karena harganya murah

sehingga mudah disesuaikan dengan kebijakan investasi dalam

bisnis yang bersangkutan. Beberapa jenis plastik kaku yang dapat

digunakan sebagai bahan atap rumah tanaman antara lain adalah

corrugatedfiberglass, acrylic, danpolycarbonate.

Corrugated fiberglass dapat mentransrnisikan PAR 60 - 88%. Bahan ini tergolong murah, h a t , dan mudah digunakan.

Namun, bahan ini mudah dipengaruhi oleh sinar W, debu. dan

polutan sehingga hams sering dibersihkan. Lama kelamaan, bahan

ini akan berubah warna menjadi kekuningan dan mudah terbakar.

Umur pakainya diperkirakan sekitar 7 - 1 5 tahun.

Acrylic bersifat ringan, mudah digunakan serta tahan

terhadap sinar W dan cuaca. Acrylic dapat mentransmisikan PAR

83% untuk penggunaan dua lapis dan 93% untuk penggunaan satu

lapis. Umur pakai acrylic adalah sekitar 20 tahun. Acrylic murah

tapi mudah tergores dan mudah mengembang serta lama-kelamaan

menjadi rapuh dan mudah terbakar.

Polycarbonate (PC) bersifat tahan terhadap tekanan, mudah

digunakan, dan ringan. PC dapat mentransmisikan PAR 79% untuk

penggunaan dua lapis dan 87% untuk penggunaan satu lapis.

Pendahuluan

Penelitian terbaru telah menghasilkan bahan PC yang lebih baik, antara lain dynaglass yang mempunyai nilai PAR yang menyamai atau lebih baik dari kaca. PC dapat bertahan 5 - 10 tahun tergantung pada jenisnya. PC mudah tergores, kurang tahan pada perubahan cuaca tetapi tahan terhadap sinar UV. Kelemahan ini dapat diatasi dengan lapisan acrylic pada permukaan luar PC.